Датчик газа WB-MSGR

Материал из Wiren Board
Перейти к: навигация, поиск
Датчик
WB-MSGR

Назначение

Комбинированные электрохимические датчики газа WB-MSGR с встроенным реле.

Исполнение: пластиковый корпус с возможностью крепления на DIN-рейку и крепёжными отверстиями. Напряжение питания 12 – 24В.

Управление модулем производится с контроллера или ПК по шине RS-485 командами по протоколу MODBUS.

Возможно заказать датчик с сенсорами на выбор:

  • горючие газы: природный газ, метилпропа​н, пропан, метан, водород
  • органическ​ие газы: NH3, NOx, алкоголь, бензол, табачный дым, CO2

Модификации

Характеристики кодируются в артикуле, по следующей схеме:

Обозначение Поддерживаемая функция
WB-MSGR-xxxx версия с встроенным реле (основная модель)
WB-MSG-xxxx версия без встроенного реле (под заказ)

Технические характеристики

Параметр Значение
Питание
Напряжение питания 12 В — 24 В постоянного тока
Потребляемая мощность
  • 1 Вт в режиме измерения
  • 1,1 Вт при включенном реле
  • 1,5 Вт при пиковых нагрузках.
Измеряемые концентрации газов
Диапазон чувствительности
  • 300-10000 ppm -- для датчика с чувствительным элементом к горючим газам;
  • 10-300 ppm -- для датчика с чувствительным элементом к органическим газам (10-1000 ppm для бензола)
Выходы (в модели WB-MSGR)
Выходы реле Реле с общим, нормально открытым и нормально закрытым контактами (SPDT).
Управление
Интерфейс управления RS-485
Изоляция интерфейса Неизолированный
Протокол обмена данными Modbus RTU, адрес задается программно, заводские настройки указаны на наклейке
Параметры интерфейса RS-485

скорость 9600 бит/с; данные — 8 бит; четность N; стоп-биты 2; Начиная с версии прошивки 3.1.0 параметры интерфейсы могут быть настроены программно:

  • Скорость: 1200, 2400, 4800, 9600 (по умолчанию), 19200, 38400, 57600, 115200 бит/с
  • Данные: 8 бит
  • Проверка чётности: нет (по умолчанию), 1 - нечётный (odd), 2 - чётный (even)
  • Стоповых бит: 2 (по умолчанию), 1
Готовность к работе после подачи питания см. раздел Принцип работы и настройка датчика
Габариты
Габариты 65x46x29 мм
Ширина DIN-юнитов ~2,5
Условия эксплуатации
Температура воздуха
  • -10°С до +45°С — для датчиков горючих газов
  • -20°С до +50°С — для датчиков органических газов
Относительная влажность воздуха до 98%, без конденсации влаги

Монтаж

Крепежные размеры модуля WB-MSGR
Подключение модуля WB-MSGR к контроллеру WB5. При превышении настроенной концентрации опасного газа срабатывает сирена.

Датчик может монтируется на стандартную DIN-рейку шириной 35 мм и занимает ширину около 2,5 DIN-модуля. Датчик также имеет отверстия для непосредственного крепления к любой плоской поверхности. Диаметр отверстий — 4мм, расстояние между центрами — 41 мм. Расстояние между головкой крепежного винта и поверхностью (глубина) — 11 мм. Блок винтовых зажимов модуля (см. рисунок "Датчик WB-MSGR") служит для подключения линий питания (V+ и GND), и линий управления по RS-485 (RS-485 A и B). В версии со встроенным реле верхние винтовые зажимы подключены к контактам реле NC, COM, NO.


Функции

Смена адреса производится широковещательный (slave_id 0) командой записи (WRITE_SINGLE_REGISTER) в holding register с адресом 128 (0x80).

По адресу 200 лежит сигнатура длинной 6 байт. Сигнатура уникальна для каждой модели устройства и позволяет идентифицировать модель. Для получения сигнатуры нужно выполнить READ_HOLDING_REGISTERS адрес 200 длина 6. Запись в эту область памяти не поддерживается, при попытки записи в недопустимое место возвращается ошибка 3.

Безопасный режим

В этом режиме при прекращении обмена данными по modbus устройство отключает реле по прошествии заданного времени.

Для включения безопасного режима нужно записать значение отличное от 0 в HOLDING_REGISTER по адресу 8. Это значение - таймаут в секундах.

Принцип работы и настройка датчика

При изменении концентрации определенного газа изменяется сопротивление полупроводникового чувствительного элемента (ЧЭ) датчика Rs. При измерениях используется соотношение сопротивления ЧЭ Rs к сопротивлению, измеренному в эталонной среде Rs0. При увеличении концентрации газов, к которым чувствителен датчик, сопротивление ЧЭ падает, соответственно, уменьшается соотношение Rs/Rs0. На основании значения соотношения Rs/Rs0 можно принимать решение о включении предупреждающего сигнала. Для разных газов одно и то же соотношение Rs/Rs0 соответствует разной концентрации этих газов в окружающей среде.

Внутри датчика имеется нагреватель, который постоянно включен, что обеспечивает возможность измерения концентрации газов. Если датчик долго оставался обесточенным, то выход на рабочий режим потребует некоторого времени: от двух суток, если датчик не включался месяц, до недели, если датчик не включался больше полугода. Эксплуатация в агрессивной среде приводит к деградации ЧЭ, наледь и конденсат снижают его чувствительность.

Температура и влажность также влияют на сопротивление чувствительного элемента: оно падает с увеличением температуры и влажности.

Перед настройкой датчика дождитесь выхода ЧЭ на рабочий режим (так называемый "отжиг"). О выходе на рабочий режим можно судить по стабилизации сопротивления ЧЭ при неизменных окружающих условиях — при которых датчик будет постоянно эксплуатироваться.

Значение Rs0 зависит от типа датчика и может варьироваться от одного экземпляра к другому, поэтому изначально возможно установить значение Rs0 равным сопротивлению после выхода на рабочий режим.

Автоматическое управление реле

В модификациях датчиков с реле алгоритм его работы следующий: если значение Rs/Rs0 ("Rs ratio") превышает установленный порог "High threshold" (регистр 61), реле отключается. Если значение становится меньше порога "Low threshold" (регистр 62), реле включается.

Для корректной работы параметры "Rs ratio", "High threshold" и "Low threshold" должны иметь значения, отличные от нуля.

Управление через web-интерфейс

Датчик WB-MSGR в web-интерфейсе

Описанная выше логика работы реализуется через настройки, которые можно выполнить в web-интерфейс датчика.

  • Relay — состояние реле, может изменяться вручную. (Например, при срабатывании реле вы можете сначала отключить сигнал тревоги, а затем заняться решением проблемы)
  • Rs — текущее сопротивление чувствительного элемента.
  • Rs0 — сопротивление чувствительного элемента в эталонной среде.
  • Rs ratio — текущее отношение Rs/Rs0
  • High threshold -- порог отключения (см. выше)
  • Low threshold -- порог включения (см. выше)
  • Input Voltage -- напряжение питания модуля датчика

Карта регистров Modbus

Набор регистров отличается от набора регистров других модулей в силу специфики устройства, приводим его полностью здесь.

Регистр / адрес тип чтение/запись значение по-умолчанию формат назначение В модификациях
8 holding RW 0 seconds таймаут для безопасного режима -R
50 input R - raw_val * 16

unsigned

Сырое усреднённое значение с АЦП датчика газа все
51 input R - R × 0.1 (Ohm)

unsigned

Значение сопротивления измерительного элемента датчика газа
52 input R R/R0 * 1000

unsigned

Отношение Rs/Rs0 (см. регистр 60)
60 holding RW R × 10 (Ohm)

unsigned

Значение сопротивления Rs0 измерительного элемента датчика газа при 100ppm для регистров 52 и 61-62
61 holding RW R/R0 * 1000

unsigned

Порог для Rs/Rs0 (передний фронт, превышение порога)
62 holding RW R/R0 * 1000

unsigned

Порог для Rs/Rs0 (задний фронт, падение значение ниже порога)
110 holding RW 96 baud rate / 100 скорость порта RS-485, делённая на 100. Допустимые скорости: 1200, 2400, 4800, 9600, 19200, 38400, 57600, 115200 все
111 holding RW 0 все
112 holding RW 2 количество стоп-битов порта RS-485. Допустимые значения: 1, 2 все
120 (0x78) holding RW 0 отличное от 0 запись в регистр вызывает перезагрузку МК без сохранения состояния все
121 (0x79) input R - mV текущее напряжение питания модуля все
128 (0x80) holding RW 1 Modbus-адрес устройства все
200-206 input R {'W','B','M','S','G','R'} сигнатура все
220-241 input R __date__ __time__ дата сборки прошивки все

Карта регистров флагов (Coils)

Начальный адрес Количество Назначение В модификациях
0 1 Состояние реле (чтение и установка) -R

Управление по Modbus

Подробно о работе с датчиком по протоколу Modbus написано в разделе Управление датчиками Wirenboard по протоколу Modbus. Карта регистров приведена выше.